4.6 牛顿运动定律的应用 课件-2026-2027学年高一上学期物理教科版必修第一册

牛顿运动定律的应用 6 第 四 章 1.巩固对物体受力分析的方法，并能结合物体的运动情况进行受力分析。 2.知道动力学的两类问题，理解加速度是解决两类动力学问题的桥梁(重难点)。 3.熟练掌握应用牛顿运动定律解决问题的方法和步骤(重点)。 学习目标 内容索引 一、动力学方法测质量 二、从受力确定运动情况 三、从运动情况确定受力 < 一 > 动力学方法测质量 动力学方法测质量的基本思路 由运动学公式及物体的运动情况确定物体的加速度，再分析物体的受力情况，由牛顿第二定律F=ma求出物体的质量。 你知道在太空中，航天员如何测量自己的质量吗？ 答案　根据牛顿第二定律来测量质量，给航天员施加一个力F，测量一段时间内航天员的速度变化量，根据运动学规律求出其加速度a，由公式m=即可求出质量。 讨论交流 　(2024·凉山州高一期末)在太空，物体完全失重，无法用天平测量质量，航天员用动力学的方法测质量。如图为我国航天员在“天宫一号”空间实验室测量自己的质量：航天员可以把自己固定在支架的一端，另一位航天员把支架拉开到与初始位置(舱壁)相距x的位置；松手后，支架能够产生一个恒定拉力F，拉着航天员从静止返回到初始位置(舱壁)，不计其他外力，仪器记录下这段时间为t。由此可测出 航天员的质量为 A. B. C. D. 例1 √ 设航天员的质量为m，运动过程中的加速度为a，根据牛顿第二定律有F=ma，由位移与时间的关系可得x=at2，联立解得m=，故选C。 返回 < 二 > 从受力确定运动情况 　如图所示，小孩与冰车的总质量为30 kg，静止在冰面上。大人用与水平方向夹角为θ=37°、F=60 N的恒定拉力，使其沿水平冰面由静止开始移动。已知冰车与冰面间的动摩擦因数μ=0.05，重力加速度g=10 m/s2，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8。求： (1)小孩与冰车的加速度大小； 例2 答案　1.16 m/s2 如图所示建立平面直角坐标系，以水平向右为x轴的正方向，将冰车和小孩看作质点，作出它的受力示意图，并将拉力进行正交分解。 在竖直方向的合力为零， 则有N+Fsin θ=mg 在水平方向，根据牛顿第二定律得Fcos θ-f=ma 摩擦力f=μN 联立解得加速度a=1.16 m/s2。 (2)冰车运动3 s时的速度大小； 答案　3.48 m/s 冰车运动3 s时的速度大小 v=at=1.16×3 m/s=3.48 m/s (3)冰车运动5 s时的位移大小。 答案　14.5 m 冰车运动5 s时的位移大小x=at2=×1.16×25 m=14.5 m。 1.基本思路 分析物体的受力情况，求出物体所受的合力，由牛顿第二定律求出物体的加速度；再由运动学公式及物体运动的初始条件确定物体的运动情况。 2.流程图 总结提升 已知物体受力情况 求得x、v0、v、t等 求 得 a 　救生滑梯可看作一个粗糙的斜面，某架飞机逃生门离地面的高度h=6 m，人和滑梯间的动摩擦因数μ=0.5，最大静摩擦力等于滑动摩擦力，g取10 m/s2。若救生滑梯与地面夹角为37°，sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，取3.16。求： (1)人由静止从救生滑梯顶端滑到底端需要的时间； 例3 答案　3.16 s 人在救生滑梯上做匀加速直线运动，根据牛顿第二定律可得 mgsin 37°-μmgcos 37°=ma 解得加速度大小为a=2 m/s2 根据运动学公式可得x=at2，x= 解得t= s=3.16 s (2)人由静止从救生滑梯顶端滑到底端速度的大小。 答案　6.32 m/s 根据匀变速直线运动速度时间关系可得v=at 解得v=6.32 m/s 返回 < 三 > 从运动情况确定受力 　(2024·内江市高一期末)如图所示的机车，质量为100 t，设它从停车场出发以恒定加速度经225 m后速度达到15 m/s，此时，司机关闭发动机，让机车进站，机车又行驶了125 m才停在站上，设机车所受的阻力保持不变，求： (1)机车在匀加速阶段和匀减速阶段的加速度大小； 例4 答案　0.5 m/s2　0.9 m/s2 设机车在匀加速、匀减速阶段的加速度大小分别为a1和a2，根据运动学公式可得 2a1x1=v2，-2a2x2=0-v2 解得a1== m/s2=0.5 m/s2 a2== m/s2=0.9 m/s2 (2)机车关闭发动机前所受的牵引力大小。 答案　1.4×105 N 由牛顿第二定律得F-f=ma，f=ma2 解得F=1.4×105 N。 1.基本思路 分析物体的运动情况，由运动学公式求出物体的加速度，再由牛顿第二定律求出物体所受的合力或某一个力。 2.流程图 总结提升 已知物体运动情况 确定物体受力 求 得 a 　如图所示，一位滑雪者，人与装备的总质量为75 kg，以2 m/s的初速度沿山坡匀加速直线滑下，山坡倾角为37°，在5 s的时间内滑下的路程为60 m，g取10 m/s2。sin 37°=0.6，cos 37°=0.8，求： (1)滑雪者对雪面的压力； 例5 答案　600 N，方向垂直于雪面向下 设滑雪者受到的支持力为N，则有 N=mgcos 37°=75×10×0.8 N=600 N 由牛顿第三定律得滑雪者对雪面的压力大小 N'=N=600 N，方向垂直于雪面向下。 (2)滑雪者受到的阻力(包括摩擦和空气阻力)f的大小。 答案　150 N 设滑雪者做匀加速直线运动过程的加速度大小为a，则有x=v0t+at2 解得a=4 m/s2 由牛顿第二定律得mgsin θ-f=ma 解得f=150 N。 返回 第 四 章 本课结束 $